新聞主題	針對柴油發電機燃油系統進水問題的分析與改進

 

摘要：某型柴油發電機使用過程中出現燃燒室、燃油系統進水問題，使柴油發電機的可靠性無法達到設計要求。柴油進水了是不能繼續使用的，如果繼續使用，就會導致油水混合在一起。水是無法被壓縮的，進入到氣缸之后，發動機依然還處于高速運轉期間，做功的過程中不能對水壓縮，從而使得活塞卡死，氣缸磨損情況會變得加劇。如果柴油中有水，除了會導致柴油發動機運轉遲緩和不穩定，甚至還會造成曲軸彎曲等，對發動機運行帶來非常嚴重的影響。我們對柴油發電機相關部位進水的原因進行分析，最終查明冷卻液泄漏位置，并釆用適宜的改進措施，使問題得到有效解決。

 

一、導致問題的可能因素分析

 

檢查噴油器霧化情況發現柴油發電機A、B列各4缸燃燒室內有水，燃油系統回油管及濾清器中有大量的水。

1、燃油箱進水常見主因

（1）由于燃油箱沒有清洗干凈，只要清洗干凈了就基本不會出現進水現象。

（2）油品有問題，通常直接在加油站購買的柴油出現問題可能性不大，絕大部分是因為用戶從私人或無資質的企業購買的便宜油。

（3）燃油箱只有兩個口，一個柴油機和燃油箱連接的是高壓油泵，根本不可能是發動機出問題這邊的水回流。另一個入口就是燃油箱加油口，如果燃油箱處于室外，是很有可能雨水滲入燃油箱內部。

 

圖1 柴油發電機儲油箱立體圖

圖2 柴油發電機儲油箱左右視圖

 

2、燃油回油管進水原因分析

根據試驗中出現的現象，以及氣缸蓋圖紙分析.導致燃油回油管進水的可能原因有兩種，見圖3。氣缸蓋燃油回油經噴油器護套上的回油孔進入氣缸蓋回油管道，最后經過與回油管相連的燃油管，回到主燃油回油管。而氣缸蓋內水腔遍布，可能是氣缸蓋燃油回油管道與某一水腔相通(見圖4圈出部分)，水進入氣缸蓋燃油回油管道，經過與回油管相連的燃油管，進入燃油主回油管中；噴油器護套密封不嚴，水沿著噴油器護套與缸蓋結合面上翻，進入氣缸蓋回油管道，導致燃油回油管內有水出現，見圖4中箭頭。

 

圖3 柴油發電機氣缸蓋燃油回油管路

圖4 柴油發電機氣缸蓋噴油器護套

 

3、燃燒室內進水原因分析

燃燒室內進水如果是在試驗過程中泄漏，在試驗過程中就可能會有排氣冒白煙、冷卻水液位下降過快等現象，由于類似問題在前期試驗過程中并沒有出現，故判斷燃燒室內進水是由于氣缸蓋回油管道內有水，在機組推進特性結束拆噴油器時，燃油回油管道內的水倒流，沿著噴油器護套內壁流進燃燒室導致。

4、燃油濾器中進水原因分析

檢查柴油發電機外部設備，燃油冷卻器未發現冷卻液泄漏現象，故排除柴油發電機燃油系統進水是由于外部設備存在管路滲漏導致。正常情況下，柴油發電機燃油回油經管道直接回到油柜。

當柴油發電機運行時，油柜中的油沿著管道經閥門進入柴油發電機，回油沿著管道經閥門回到油柜，如果燃油回油管中有水，燃油濾清器中不會有水岀現。但是當柴油發電機進行燃油消耗量測試時，燃油進油沿著管道，經閥門進入油耗儀，油耗儀中的油經閥門進入柴油發電機，燃油回油沿管道經閥門重新進入柴油發電機。當燃油回油中有水岀現時，就會由于回油不回油柜直接進入柴油發電機而導致燃油濾清器中有水出現。

經過分析，初步判斷柴油發電機燃燒室、燃油系統回油管及濾清器進水可能是柴油發電機氣缸蓋中的冷卻水腔發生泄漏，冷卻水一部分進入氣缸蓋回油管，一部分沿噴油器護套流下，導致燃燒室、燃油回油管以及燃油濾清器中有水出現。

 

二、原因確認和改進設計

 

考慮柴油發電機正在進行臺架試驗，對缸蓋單獨進行水壓試驗工作量較大，因此決定對柴油發電機進行整機水壓試驗。拆掉柴油發電機氣缸蓋罩、高壓油管，拔岀噴油器，拆掉缸蓋燃油回油管，之后通過外接水泵對柴油發電機進行整機水壓試驗。

試驗一段時間后，發現柴油發電機A4、A5、A6、B3、B6缸的燃油回油孔有乳白色液體流出，確定是含有緩蝕劑成分冷卻液的燃油，初步證明燃燒室和燃油回油中有水，是氣缸蓋冷卻液泄漏導致。

為進一步確定氣缸蓋冷卻水腔漏點，將冷卻液泄漏的五個氣缸蓋進行水壓試驗，發現其中三個氣缸蓋冷卻液泄漏，且都是噴油器護套處滲水。拆檢發現，噴油器護套上有加工缺陷，導致噴油器護套密封不嚴，水沿著噴油器護套上翻，通過氣缸蓋回油管道進入回油管，從而導致燃油回油管中有水出現。

為從根本上解決柴油發電機氣缸蓋從噴油器護套處冷卻液泄漏的問題，技術人員從該位置的密封機理展開分析研究。原柴油發電機的氣缸蓋噴油器護套密封是采用錐面密封，護套底部涂膠與氣缸蓋錐面形成較窄的線接觸密封，使用壓緊螺母擰緊（見圖5）。該結構護套在使用中存在以下密封隱患：壓緊螺母、氣缸蓋與護套分別加工，安裝后護套與氣缸蓋孔的同軸度較難保證，容易出現壓偏現象，同時壓緊螺母施加壓力后容易出現護套變形現象，影響護套的密封性；護套底部與氣缸蓋接觸密封帶寬度較小，密封性受零件加工質量、柴油發電機振動等因素影響較大，且接觸面的貼合角度在機械加工過程中較難保證，易造成實際貼合面積不夠，影響密封；當柴油發電機使用一段時間后，噴油器易與護套產生粘連，保養拆卸噴油器時易造成護套底部與氣缸蓋錐面接觸松動，同時再次安裝護套時，氣缸蓋密封面上殘留的密封膠、雜物難以徹底清理，影響后續再次安裝密封的可靠性。

為提高該位置密封的可靠性，技術人員決定采用雙向密封結構設計，將柴油發電機的氣缸蓋噴油器護套錐面密封結構改進為平面和螺紋雙向密封，加大密封面積，緊固螺紋由上方更改至下方，護套通過下部螺紋整體擰入氣缸蓋中（見圖6）。

改進后的柴油發電機的氣缸蓋噴油器護套結構具有明顯的易于加工性和密封可靠性，主要體現在以下幾方面：改進后噴油器護套與氣缸蓋接觸的密封面為平面和螺紋面，易于加工、檢驗，較錐面更容易保證零部件的加工質量；噴油器護套上部橡膠密封圈由一件增加為兩件，提高了密封的可靠性；改進后噴油器護套靠底部螺紋涂膠擰緊在氣缸蓋上，使用過程中的密封不易受到柴油發電機振動等因素影響，保養時拆下噴油器，不易破壞噴油器護套底部密封，再次安裝噴油器護套時，氣缸蓋底孔殘留的密封膠、雜物使用刮刀、絲錐可徹底清理，易于保證安裝后的密封可靠性。

 

圖5 柴油發電機氣缸蓋噴油器護套結構圖

圖6 改進后柴油發電機氣缸蓋噴油器護套結構圖

 

 

三、試驗驗證

 

燃油系統進水是柴油機的常見故障。還有，濾清器變臟并阻塞燃油流動。如果您懷疑柴油中進水了，那么在操作之前請將水排出。柴油比水輕，所以水會沉到底部。在底部有一個排水口，用于將水排出系統。在一些柴油機系統中，燃油箱的底部或主濾清器罐和副濾清器罐的底部有幾個稱為閥頭的閥門，這些閥門的作用是從系統中排水。應定期用它們進行排水。

將采用新結構噴油器護套的氣缸蓋更換到柴油機上，再次開機進行8 h驗證試驗，停機后再次檢查柴油發電機燃油回油管和燃油濾清器，未再發現有水岀現。對其它柴油發電機的氣缸蓋按改進后的狀態進行替換，經試驗后也未再發現冷卻液泄漏問題的發生，可確認此次柴油發電機燃燒室、燃油系統回油管及濾清器進水問題得到有效解決。

注意事項：

1、盡快把電瓶負極線拆下來，以免柴油發電機的控制系統因進水而發生短路；

2、使用下列常規步驟更換燃油濾清器：

找到主濾清器和副濾清器；將扳手調到正確的尺寸，小心地拆下濾清器，小心不要濺出濾清器罐中的燃油。

3、柴油的密度比水小，因此水一般都是沉淀在底部的位置。如果柴油進水不是很多，其具體的處理方法就是，先把柴油靜置一段時間，讓水慢慢沉淀下去，等到水和柴油成功分層以后，此時再去使用管子，把上面的柴油吸出去即可。

4、如果進水的量比較大，應將原有的變質柴油換了，因為柴油里有水會造成發動機冒白煙或者銹蝕以及工作無力。

 

四、結論

 

通過原理分析，此次柴油發電機燃油系統回油管及濾清器中出現進水問題的原因是由于原使用氣缸蓋的噴油器護套密封不嚴，導致冷卻水沿著噴油器護套上翻，進入氣缸蓋燃油回油管道，經氣缸蓋燃油回油管進入主回油管，造成燃油主回油管內有水出現，繼而進入燃油濾清器。同時拆檢噴油器時，氣缸蓋回油管道內的混和著冷卻水的燃油，沿著燃油回油管道回流，經噴油器護套內壁流入柴油發電機燃燒室，進入柴油發電機燃燒室。

根據拆檢發現的問題，設計人員對柴油發電機氣缸蓋存在的密封隱患進行結構改進設計，考慮到密封設計原理和零部件的易加工性、易維修性，替換原噴油器護套的設計結構并在氣紅蓋有限的空間內調整到最佳狀態，通過整機性能試驗驗證，最終圓滿解決燃燒室、燃油系統進水問題。

 

 

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